Réchauffe et refroidit : un nouveau système pourrait permettre des vêtements adaptés aux conditions extrêmes

Le corps humain ne peut supporter qu’une certaine quantité de chaleur – ou de froid. Cela peut poser un problème dans des environnements extrêmes, depuis les températures polaires inférieures à zéro jusqu’à la chaleur incessante du Sahara, et cela ne s’arrête pas à la Terre. Le maintien de la température est également un problème pour les astronautes. Le vide de l’espace est un congélateur géant, et la lumière directe du soleil peut être aussi brutale que le froid.

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Les vêtements techniques qui régulent la température corporelle n’ont généralement qu’une seule fonction : chauffer ou rafraîchir. De plus, ils sont souvent encombrants et consomment beaucoup d’énergie, ce qui fait que les batteries finissent par s’épuiser. Et s’il existait un système capable à la fois de chauffer et de refroidir tout en fonctionnant avec une source constante d’énergie renouvelable ?

Une équipe de chercheurs dirigée par Ziyuan Wang de l’Université Nankai de Tianjin, en Chine, a relevé ce défi. Votre résultat est un système flexible alimenté par l’énergie solairequi peut être intégré aux vêtements. Il peut réguler la chaleur corporelle en réchauffant et en refroidissant activement la peau. De plus, il fonctionne en continu pendant 24 heures et n’a besoin que de la lumière du soleil pour se recharger.

“Afin d’obtenir la durabilité et la flexibilité requises ainsi qu’un faible poids, l’unité de gestion de la chaleur du corps doit avoir une efficacité de transfert d’énergie élevée et une faible consommation d’énergie”, a déclaré l’équipe dans l’étude récemment publiée dans Science.

Piles non incluses

Le nouveau système de Wang combine la puissance d’une cellule solaire avec celle d’une cellule solaire appareil électrocalorique. Pour le Cellules solaires les chercheurs ont utilisé un polymère flexible. Le dispositif électrocalorique assure le changement de température lorsqu’il est exposé à un champ électrique. L’application du champ chauffe le matériau tandis que le retrait du champ le refroidit.

Le système développé par Wang et ses collègues est constitué d’un type de polyvinyle. Ce matériau flexible agit comme un isolant, intégrant une cellule solaire à l’extérieur du polyvinyle avec un dispositif électrocalorique en dessous. Lorsqu’elle est exposée à la lumière du soleil, la cellule solaire fait exactement ce qu’on attend d’elle en convertissant la lumière du soleil en énergie électrique. Cette électricité est ensuite transférée à l’unité électrocalorique, où (en supposant que le système soit en mode refroidissement) l’apparition d’un champ électrique chauffe le système. L’énergie générée par la cellule solaire est suffisante pour faire fonctionner l’ensemble du système. L’énergie excédentaire est stockée dans une unité de stockage d’énergie séparée.

Montez ou baissez le

L’énergie stockée pendant la journée est particulièrement utile après le coucher du soleil. Lorsqu’il fait sombre, le système exploite automatiquement l’énergie de l’accessoire de stockage pour vous aider à passer la nuit. Lorsqu’il fait plus chaud ou plus froid, les modes de chauffage et de refroidissement peuvent être facilement commutés. Et si le système tombe en panne d’énergie, il n’a pas besoin d’être branché, mais peut être rechargé en utilisant la lumière directe du soleil pendant 12 heures.

“Avec ces deux modes de fonctionnement, une thermorégulation contrôlable bidirectionnellement pour le refroidissement et le réchauffement selon les besoins peut être réalisée”, ont déclaré les chercheurs.

Alors, comment un chercheur, un astronaute ou toute personne se trouvant dans un environnement extrême peut-il porter cet appareil ? Wang suggère une combinaison avec des panneaux chauffants et rafraîchissants placés sur le devant et l’arrière de la poitrine, des bras et des jambes. Parce que les panneaux sont si flexibles et légers, un tel vêtement n’alourdira pas une personne exposée à une chaleur torride.

Bien que ces techniques de thermorégulation ne soient pas encore disponibles, Wang espère qu’elles constitueront une avancée majeure pour ceux qui doivent travailler dans des environnements extrêmes, même pour les astronautes qui doivent braver l’obscurité glaciale lors d’une sortie dans l’espace.

L’article a été initialement publié sur Ars Technica.

(jl)